2022-2023学年河南省商丘名校高二下学期第一次联考物理试题（解析版）

这是一份2022-2023学年河南省商丘名校高二下学期第一次联考物理试题（解析版），共20页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，1~7只有一个选项正确，8~12有多个选项正确，全部选对的得4分，选不全的得2分，选错或不答的不得分）
1. 下面是对一些公式的理解，其中正确的是（）
A. 根据可知，当两电荷间的距离趋近于零时，它们之间的静电力将趋近于无穷大
B. 根据可知，导体的电阻率跟导体的电阻和横截面积的乘积成正比
C. 根据可知，在磁场中通电导线的电流大，导线受到的安培力不一定大
D. 根据可知，穿过线圈的磁通量变化越大，感应电动势一定越大
【答案】C
【解析】
【详解】A．因为当两电荷间的距离趋近于零时，它们不能看作点电荷，则库仑定律不再适用，故A错误；
B．公式
是电阻率的计算式，材料的电阻率决定于材料本身，跟导体的电阻和横截面积和长度无关，故B错误；
C．根据
可知，只有当电流垂直于磁感线放置时，电流越大，则受到的安培力才一定越大，故C正确；
D．根据
可知，穿过线圈的磁通量变化率越大，感应电动势一定越大，穿过线圈的磁通量变化越大，感应电动势不一定越大，故D错误。
故选C。
2. 如图所示，A、B为两个等量异号点电荷连线上的两点（其中B为连线中点），C为连线中垂线上的一点，下列说法中正确的是（ ）
A. A点的电场强度比B点的电场强度小
B. A点的电势比C点的电势低
C. 从B点移到C点的过程中，电荷的电势能减小
D. 负电荷从A点沿直线移到B点的过程中，克服电场力做功
【答案】D
【解析】
【详解】A．因A点电场线较B点密集，可知A点的电场强度比B点的电场强度大，选项A错误；
B．顺着电场线电势降低，A点的电势高于B点，等量异种电荷连线的中垂线是等势面，B点的电势与C点的电势相等，A点的电势比C点的电势高，选项B错误；
C．B点的电势与C点的电势相等，则从B点移到C点的过程中，电荷的电势能保持不变，选项C错误；
D．负电荷从A点沿直线移到B点的过程中，电势减小，电势能增大，电场力对电荷做负功，选项D正确。
故选D。
3. 下图表示磁感强度B，电流强度I和磁场对电流的作用力F三者方向的相互关系中，正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】A．由左手定则可知，安培力应竖直向上，故A错误；
B．由左手定则可知，安培力应水平向左，故B错误；
C．由左手定则可知，磁场B、电流I和磁场对电流作用力F三者方向关系正确，故C正确；
D．由左手定则可知，安培力应垂直向里，故D错误。
故选C。
4. 如图是某次心脏除颤器的模拟治疗，该心脏除颤器的电容器电容为，充电至4.0kV电压，如果电容器在3.0ms时间内放电至两极板之间的电压为零，下列说法正确的是（）
A. 放电之后，电容器的电容为零B. 该电容器的击穿电压为4kV
C. 该次放电前，电容器存储的电荷量为0.6CD. 该次通过人体的平均电流是20A
【答案】D
【解析】
【详解】A．电容是表征电容器储存电荷本领大小的物理量，放电之后，电容器的电容大小是不变的，故A错误；
B．达到击穿电压电容器就损毁了，击穿电压略大于额定电压，故B错误；
C．根据
可知放电前，电容器储存的电荷量为，故C错误；
D．根据
可知该次通过人体的平均电流大小是20A，故D正确。
故选D。
5. 如图所示，a、b两根通电长直导线垂直放置，通有相同大小的电流，方向已标出。O点距两直导线的距离相等，此时测得O点的磁感应强度大小为，现将通电长直导线b顺时针转动90°（从上往下看），则此时O点的磁感应强度大小为（）
A. 0B. C. 2BD.
【答案】C
【解析】
【详解】根据右手螺旋定则可知，a导线在O点产生的磁感应强度水平向左，b导线在O点产生的磁感应强度垂直于直面向外。由于O点到两根导线的距离相等，且两根导线中的电流大小相等，则两根导线中的电流在O点产生的磁感应强度大小相等。O点的磁感应强度为，根据平行四边形定则得，一根导线在O点产生的磁感应强度为B。现将通电长直导线b顺时针转动90°（从上往下看），根据右手螺旋定则，b导线在O点的磁感应强度水平向左，大小不变，O点的磁感应强度为
故选C。
6. 为了创建文明城市，某城市新装的一批节能路灯（图甲），该路灯通过光控开关实现自动控制电灯亮度，如图乙为其内部电路简化原理图，电源电动势为，内阻为，为定值电阻，为光敏电阻（光照强度增加时，其电阻值减小）。当光照强度增加时，下列判断正确的是（ ）
A. A灯变暗，B灯变亮
B. 电阻的功率变小
C. 电源的效率减小，输出功率变大
D. 流经的电流变化量大于上的电流变化量
【答案】D
【解析】
【详解】ABD．增加光照强度时，光敏电阻阻值减小，电路的总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律知干路电流I增大，由知路端电压U减小，则A灯两端电压减小，通过A灯的电流减小，所以A灯变暗。通过定值电阻的电流
I增大，减小，则增大，所以两端的电压增大，的功率变大；B灯两端的电压
减小，B灯变暗，流过B灯的电流变小，可知流经的电流增大，根据并联电路干路电流等于支路电流之和可知，流经的电流变化量大于上的电流变化量，故AB错误，D正确；
C．电源的效率
外电阻减小，电源的效率减小，电源的内阻与外电阻的关系未知，无法判断电源的输出功率变化，故C错误。
故选D。
7. 如图所示的电路中，A和B是两个完全相同的灯泡，线圈L的自感系数足够大，线圈的直流电阻可以忽略不计，下列说法中正确的是（ ）
A. 闭合开关S，A、B两灯同时亮
B. 闭合开关S，A灯逐渐亮起来，B灯立即发光
C. 断开开关S，B灯闪亮一下再熄灭
D. 断开开关S，流过B灯的电流方向自左向右
【答案】B
【解析】
【详解】AB．当电键S闭合时，灯B立即发光。通过线圈L的电流增大，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知线圈产生的感应电动势与原来电流方向相反，会阻碍电流的增大，所以电路的电流只能逐渐增大，灯A逐渐亮起来；所以灯B比灯A先亮。故A错误；故B正确。
CD．由于线圈直流电阻忽略不计，当电流逐渐稳定时，线圈不产生感应电动势，两灯电流相等，亮度相同，稳定后当电键S断开后，由于自感，线圈中的电流只能慢慢减小，其相当于电源，线圈L、灯A与灯B构成闭合回路放电，两灯都过一会儿熄灭，由于两灯泡完全相同，线圈的电阻又不计，则灯B不会出现闪亮一下，且流过灯B的电流方向自右向左，故CD错误。
故选B。
8. 磁流体发电是一项新兴技术，它可以把气体的内能直接转化为电能，如图是它的示意图，平行金属板A、C之间有一个很强的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向如图所示，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）垂直于B的方向喷入磁场，两板间连接有定值电阻R，每个离子的速度都为v，电荷量大小为q，A、C两板间距为d，稳定时下列说法中正确的是（）
A. 图中A板是电源的负极B. 电阻R中的电流方向由a到b
C. 电源的电动势为BvdD. 增大两金属板的正对面积可增大发电机的电动势
【答案】AC
【解析】
【详解】A．等离子体进入磁场后，根据左手定则，知正离子向下偏，负离子向上偏，所以C板带正电，A板带负电，A板是电源的负极，A正确；
B．C板为电源正极，外电路电流从正极到负极，电阻R的电流方向由b到a，B错误；
C．最终离子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，有
电动势
C正确；
D．由上可知，发电机电动势为
与金属板的正对面积大小无关，D错误。
故选AC
9. 如图所示，为了浴室用电安全，某同学用理想变压器给浴室降压供电，理想变压器原、副线圈匝数比为5：1，原线圈输入交变电压。已知照明灯额定功率为22W，排气扇电动机内阻为，电流表示数为1.5A，各用电器均正常工作，电表均为理想电表。则下列说法中正确的是（ ）
A. 电压表示数为B. 副线圈交变电流的频率为
C. 排气扇的输入功率为D. 保险丝熔断电流不能低于
【答案】CD
【解析】
【详解】A．变压器输入的交变电压为
则有效值
变压器原、副线圈匝数比为5：1，根据
解得
故A错误；
B．变压器只改变交变电流和电压，不改变周期和频率
故B错误；
CD．照明灯的电流为
则排气扇的电流为
则排气扇的输入功率为
代入数据可得
电流表示数1.5A，因此变压器输出功率为
即变压器的输入功率为66W，变压器的初级电流为
因此保险丝熔断电流不得低于0.3A，故CD正确，
故选CD。
10. 如图甲所示，一个匝数的圆形导体线圈，面积，电阻。在线圈中存在面积的垂直线圈平面向外的匀强磁场区域，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示。有一个的电阻，将其两端a、b分别与图甲中的圆形线圈相连接，b端接地，则下列说法正确的有（）
A. 圆形线圈中产生的感应电动势B. 在时间内通过电阻R的电荷量
C. 设b端电势为零，则a端的电势D. 在时间内电阻R上产生的焦耳热
【答案】BC
【解析】
【详解】A．由图乙可以得到磁感应强的变化率为
根据法拉第电磁感应定律可得线圈中产生的感应电动势为
故A错误；
B．根据闭合电路的欧姆定律可得线圈中的电流为
所以在时间内通过电阻R的电荷量为
故B正确；
C．根据楞次定律可以判断出线圈中的电流方向为顺时针方向，在电源内部电流是从低电势
流向高电势，所以a点的电势低于b点的电势，b、a两端的电势差即为R两端的电压
即，根据
因为b端接地，所以，解得
故C正确；
D．在时间内电阻R上产生的焦耳热为
故D错误。
故选BC。
11. 如图所示的虚线，是边长为L的正三角形，在正三角形区域内存在垂直纸面的匀强磁场（图中未画出），d、e为ab、bc边的中点。一个质量为m、电荷量为q的带负电的粒子，由d点垂直ab以初速度进入磁场，从e点射出磁场，不计重力和空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A. 磁场的方向垂直纸面向内
B. 磁感应强度大小为
C. 粒子在磁场中运动的时间为
D. 若改变粒子射入速度的大小，方向不变，粒子在磁场运动的最长时间为
【答案】BD
【解析】
【详解】A．由左手定则可知磁场方向垂直纸面向外，A错误；
B．由几何关系，粒子运动轨迹半径为，根据
可得
B正确；
C．运动时间
C错误；
D．若改变粒子射入速度的大小，方向不变，当粒子从bd之间射出时，运动时间最长，为
D正确；
故选BD。
12. 1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，凭借此项成果，他于1939年获得诺贝尔物理学奖。其原理如图所示，置于真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可忽略；磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，交流电源频率为f，加速电压为U。若A处粒子源产生质子的质量为m、电荷量为，在加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响。则下列说法正确的是（ ）
A. 质子在回旋加速器中做圆周运动的速率与半径成正比
B. 若只增大交流电压U，则质子获得的最大动能增大
C. 质子在电场中加速的次数为
D. 若磁感应强度B增大，交流电频率f必须适当减小才能正常工作
【答案】AC
【解析】
【详解】A．质子做圆周运动洛伦兹力提供向心力
解得
可得v与r成正比，故A正确；
B．质子只在电场中加速，设最大速度为v，根据洛伦兹力提供向心力得
解得最大速度为
质子获得的最大动能为
说明最大动能跟交流电压无关，跟D形金属盒的半径有关，半径越大，最大动能越大，故B错误；
C．根据
可得，质子在电场中加速的次数为
故C正确；
D．因为交流电的频率和质子圆周运动的频率相同，质子圆周运动的频率为
若磁感应强度B增大，得圆周运动的频率增大，故电流的频率也要增大才能正常工作，故D错误。
故选AC。
二、实验题（本题共2小题，共14分）
13. 多用电表是常用的测量仪表。
（1）如图是多用电表原理简图，若选择开关S接5时，对应的挡位是直流电压10V挡，若选择开关S接6时，对应的挡位可能是直流电压______挡（选填“2.5V”或“50V”）。若选择开关S接4时，对应的挡位是______挡（选填“电流”或“欧姆”）。
（2）关于多用电表欧姆挡的使用，下列说法正确的是______。
A．因流过欧姆挡表头的电流与待测电阻的阻值不成线性关系，所以表盘刻度不均匀
B．用欧姆挡测电阻时，被测电阻的阻值越大，指针向右转过的角度就越大
C．测量电阻时用手指紧紧按住红、黑表笔与电阻接触的部分，这样测量较为准确
D．用欧姆挡测电阻时，每次换挡后必须重新短接两表笔进行欧姆调零
【答案】 ①. 50V ②. 欧姆 ③. AD##DA
【解析】
【详解】（1）[1]表头与分压电阻串联可以改装成电压表，分压电阻阻值越大，电压表量程越大，若选择开关S接5时，对应的挡位是直流电压10V挡，选择开关S接6时，对应的挡位更大，可能是直流电压50V。
[2]若选择开关S接4时，有内部电源，对应的挡位是欧姆挡。
（2）[3]A．由可知，待测电阻与电流不成线性关系，故表盘刻度不均匀，故A正确；
B．用欧姆挡测电阻时，测电阻的阻值越大，指针向右转过的角度就越小，故B错误；
C．若用手指紧紧按住红、黑表笔与电阻接触的部分，则电阻的测量值为该电阻与人体电阻的并联值，测量值偏小，故C错误；
D．用欧姆挡测电阻时，每次换挡后必须重新短接两表笔进行欧姆调零，故D正确。
故选AD。
14. 在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准，待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm。
（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，测量结果如图所示，其读数应为______mm。
（2）用伏安法测金属丝的阻值，实验所用器材为：电池组（电动势3V，内阻约）、电流表（内阻约）、电压表（内阻约）、滑动变阻器R（，额定电流2A）、开关、导线若干。某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如表：
由以上实验数据可知，他们测量是采用图中的______（选填“甲”或“乙”）。
（3）任何实验测量都存在误差，本实验所用测量仪器均已校准，下列关于误差的说法，正确的是______。
A．用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差
B．由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差
C．用U-I图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差
D．若电压表内阻已知，利用计算金属丝的电阻理论上没有误差
（4）实验中已测得金属丝直径d，设金属丝长度为L，电阻为R，则该金属丝的电阻率______。（用题目中已知字母表示）
【答案】 ①. 1.205##1.206##1.207 ②. 甲 ③. CD##DC ④.
【解析】
【详解】（1）[1]螺旋测微器的最小分度值为0.01mm，根据图像可知，其示数为
（2）[2]从给出的数据表可知，电流表和电压表的读数变化范围较大，限流式接法调不出0.1V的电压，所以滑动变阻器采用的应是分压式接法，即测量采用的是甲图。
（3）[3]A．用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于偶然误差，故A错误；
B．由于电流表和电压表内阻引起的误差属于系统误差，故B错误；
C．用图像处理数据求金属丝电阻，根据描出的点连线时可以剔除读数偏差较大的点，减小偶然误差，故C正确；
D．若电压表内阻已知，则
计算金属丝电阻理论上没有误差，故D正确。
故选CD。
（4）[4]由电阻定律可得
解得
三、计算题（共计48分，解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。）
15. 如图所示电路，电源电动势为E，内阻为，定值电阻，开关闭合、断开时，电流表的示数是1.5A；开关和都闭合时，电流表的示数是2.5A，已知电动机线圈电阻为，电流表、电压表均为理想电表。求：
（1）电源的电动势E；
（2）开关和都闭合时，电动机的输出功率。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）开关闭合、断开时，电流表的示数是1.5A，由闭合电路欧姆定律
（2）闭合和，电流表的示数是2.5A，则路端电压为
此时流过电动机的电流为
则电动机的输出功率为
16. 如图所示，交流发电机的矩形金属线圈，ab边和cd边的长度，bc边和ad边的长度，匝数匝，线圈的总电阻，线圈位于磁感应强度的匀强磁场中。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值的定值电阻连接。初始状态时线圈平面与磁场方向平行，现使线圈绕过bc和ad边中点，且垂直于磁场的转轴以角速度匀速转动。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。
（1）从线圈经过图示位置开始计时，写出线圈内的电流随时间变化的函数关系式；
（2）求线圈转动过程中电压表的示数以及电阻R的发热功率；（电压表读数保留1位小数）
（3）求从线圈经过图示位置开始计时，转过周期时电动势的瞬时值。
【答案】（1）；（2），；（3）
【解析】
【详解】（1）对于N匝线圈，ab边与cd边一起切割磁感线，则有
根据闭合电路欧姆定律有
从线圈经过图示位置开始计时，线圈内的电流随时间变化的函数关系式为
（2）电路中电流的有效值为
电压表示数
电阻R的发热功率
（3）从图示位置开始计时，电动势的瞬时值表达式为
当时
所以电动势的瞬时值为
17. 如图所示，足够长平行光滑金属导轨倾斜放置，与水平面夹角，导轨间距，其下端连接一个定值电阻，两导轨间存在垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小。一质量为的导体棒ab垂直导轨放置，导体棒接入回路中的电阻。导体棒ab由静止释放到刚开始匀速下滑的过程中，流过电阻R的电荷量为0.6C。已知重力加速度g取，导轨电阻不计，，．求：
（1）导体棒ab从释放到开始匀速运动下滑的距离x；
（2）导体棒ab匀速运动时速度的大小v；
（3）从释放到开始匀速运动下滑的过程中导体棒ab上产生的热量。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）导体棒ab从释放到开始匀速运动的过程，通过电阻R的电荷量为q
平均感应电流
平均感应电动势
联立解得
（2）回路中的感应电动势为
感应电流为
安培力大小为
当导体棒速度达到最大值v时
联立求得
（3）导体棒ab从释放到开始匀速运动下滑的过程中，设回路中产生的热量为Q，则由功能关系有：
由功率分配关系有
联立求得
18. 如图所示，x轴上方有一匀强磁场，磁感应强度的方向垂直于纸面向里，大小为B，x轴下方有一匀强电场，电场强度的大小为E，方向与y轴的夹角为，斜向左上方。现有一质量为m、电荷量为q的正离子，以速度由y轴上的A点沿y轴正方向射入磁场，该离子在磁场中运动一段时间后从x轴上的C点（C点未标出）进入电场区域，该离子经C点时的速度方向与x轴夹角为45°，不计离子的重力，设磁场区域和电场区域足够大。求：
（1）C点的坐标；（结果可以含有根号）
（2）离子从A点出发到第一次穿越x轴时运动的时间；
（3）离子从A点出发到第三次穿越x轴时粒子运动的路程。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）磁场中带电粒子在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动，粒子运动轨迹如图所示
由几何知识知
故C点坐标为。
（2）粒子在洛仑兹力作用下做圆周运动
设粒子从A到C的时间为，由题意知
（3）粒子从A到C的路程为为
设粒子从C点进入电场到返回C点的时间为，其在电场中做匀变速运动，有
联立解得
粒子从C点进入电场到返回C点的路程为
设粒子再次进入磁场后在磁场中运动的时间为，由题意知
粒子再次进入磁场后在磁场中运动的路程为
设粒子从A点到第三次穿越x轴的路程为
次数
1
2
3
4
5
6
7
U/V
0.10
0.30
0.70
1.00
1.50
1.70
2.30
I/A
0.020
0060
0.160
0.220
0340
0.460
0.520